ISAACISAACNEWTONNEWTON

ISAACISAACNEWTONNEWTON

16421642--17271727

…ne znam kakav se činim svijetu, ali sebi izgledam poput kakva dječakakoji se igra na obali mora, zabavljajućise da tu i tamo nađe neki glatki oblutakili neku neobično lijepu školjku, dok se pred njim, još poptpuno neotkriven, stere veliki ocean istine.

Woolsthorpe, Božić, 1642. g.

... Majka mu je ispričala mnogo godina kasnije, da je bio tako sitno novorođenče da je mogao stati u kriglu od četvrt galona. Boležljiv, osjećajući se napušten od roditelja, čangrizav, nedruštven bez ikakvog seksualnog kontakta do kraja života, Isaac Newton bio je možda najveći znanstveni genij koji je ikada živio.

4 January 1643 [OS: 25 December 1642]Woolsthorpe-by-Colsterworth, Lincolnshire, England

ŽIVOTOPIS JEDNOG GENIJA

Sagan, Cosmos

...Na sajmu u Stourbridgeu 1663. godine, kad mu bijaše 20 godinakupio je jednu knjigu o astrologiji, potaknut pukom radoznalošću –da vidi što je to, što ima u tome. Počeo je čitati dok nije došaodo jedne ilustracije koju nije mogao razumjeti jer nije znao trigonometriju. To ga je nagnalo da nabavi knjigu o trigonometriji,ali je ubrzo ustanovio da nije u stanju pratiti geometrijske rasprave.Zbog toga je pronašao jedan primjerak Euklidove knjigeOsnove geometrije i počeo čitati.Dvije godine kasnije izmislio je diferencijalni račun.

ŽIVOTOPIS JEDNOG GENIJA...

Sagan, Cosmos

1661. Trinity College, Cambridge UniversityUčitelj Isaac Barrow, optičar1665. Newton magistrira

...1666. g. dvadesettrogodišnji Newton bio je student.. Kad ga je izbijanje neke zaraze prisililo da provede cijelu godinu u dokolici, u izoliranom selu Woolsthorpe gdjue se rodio. Tu se pozabavio pronalaženjem diferencijalnog i intergalnog računa, došao je do ključnih otkrića o prirodi svjetlosti i postavio temelj općoj teoriji gravitacije. Jedina godina u povijesti znanosti, slična ovoj, bila je Einsteinova “čudesna godina” 1905.

ŽIVOTOPIS JEDNOG GENIJA

Sagan, Cosmos

Barrow mu 1669. predaje katedru (Newton, 26 godina)Katedra.. Dirac.. Hawking

1703. proglašen predsjednikom Kraljevskog društva1705. za svoj znanstveni rad proglašen plemićem

Newton's own copy of his Principia, with hand written corrections for the second edition.

...sada mogu pokazati okvir u kojem djeluje Sistem Svijeta

U Načelima definira - osnovne veličine mehanike- 3 aksioma gibanja- izvodi zakon gravitacije- daje teoriju gibanja planeta

na osnovi zakona gravitacije

Nerado objavljuje svoja djela.Štampana zahvaljujući pomoći (i financijskoj) Edmonda Halleya

Principia Principia MathematicaMathematica PhilosophiaePhilosophiae NaturalisNaturalis, 1686. g, 1686. gMatematička načela prirodne filozofijeMatematička načela prirodne filozofije

…kako ste uspjeli doći do svihsvojih nevjerojatnih otkrića?

Razmišljajući o njima.

Newton genijalni matematičar - Metoda fluksije

fluksija=derivacija (fluenta = integral)- oznaka: točkica na varijabli

- istodobno geometrijski Leibniz

- neovisno otkrili istu metodu – neophodnu za daljnji razvoj matematike

U Načelima nije primijenjena metoda fluksije

Osnovni pojmovi mehanike

Uvodi - operacionaliziranu definiciju sile- količinu gibanja (uočava vektorski karakter)- količinu tvari (masu)- inerciju- utisnutu silu- centripetalnu silu...

Koncept mase – Demokritovski, ukupna količina atoma, može se mjeriti, razmjerna težini

Osnovni pojmovi mehanike

Pokusi -s njihalom- sva tijela u vakuumu padaju istom brzinom (staklena cijev, isisao zrak)

Referencijski sustavUvodi pojam apsolutnog (mirni, homogeni) prostora, privilegiranog referencijskog sustava kao i apsolutnogvremena:Apsolutni prostor po svojoj biti, bez sveze s bilo čim vanjskimostaje uvijek jednak i nepokretan...

ZAKONI GIBANJAAXIOMATA SIVE LEGES MOTUS

Lex I: Corpus omne perseverare in statu suo quiescendi vel movendi uniformiter in directum, nisi quatenus a viribus impressis cogitur statum illum mutare.

Lex II: Mutationem motus proportionalem esse vi motrici impressae, et fieri secundum lineam rectam qua vis illa imprimitur.

Lex III: Actioni contrariam semper et aequalem esse reactionem: sive corporum duorum actiones in se mutuo semper esse aequales et in partes contrarias dirigi.

Ako sam vidio više nego drugi, to je zato što sam stajao na leđima divova.

I.Newton

- dovršen razvoj koncepta ustrajnosti

- zakoni izrasli “na leđima” Galileja i Descartesa

- uveden pojam sile (Galilej je izbjegao pojam sile, Descartes potpuno odbacio silu)

Newtonovi zakoni Newtonovi zakoni –– temelj fiziketemelj fizike

InercijalniInercijalni sustavisustavi ::““AhilovaAhilova petapeta” ” GalilejGalilej--NewtonoveNewtonove (GN) (GN) mehanikemehanike

1. 1. NewtonovNewtonov zakonzakon -- inercijalniinercijalni sustavisustavi

Postoje li inercijalni sustavi ? Ako da, kako ih prepoznati ?

OdgovoriOdgovori sadržesadrže cirkularnostcirkularnost::GN: Prepoznaju se po odsustvu sile.Mi: Kako znamo da nema sile ?GN: Po tome što tijelo miruje ili se jednoliko pravocrtno giba.Mi: Kako definiram mirovanje i jednoliko pravocrtno gibanje ?GN: To je gibanje u odsustvu sile !!!!!!!

Galilej – otac misaonog pokusa (“Oči i uši su slabi svjedoci...” Heraklit)

Ključna ideja - vanjska sila je potrebna da bi izmijenilabrzinu tijela, ali za održavanje gibanja NIJE potrebna

2. Newtonov zakon 2. Newtonov zakon -- OperacijskaOperacijska definicijadefinicija silesile

EgzistencijaEgzistencija silesile::1. Ako tijelo ima ubrzanje definiram: na nj djeluje sila.2. Smjer sile isti je kao smjer ubrzanja3. Ako postoji više sila na tijelo Fi, svaka uzrokuje svoje ubrzanje ai

ZaključakZaključak::silasila i i ubrzanjeubrzanje susu razmjernirazmjerni

2. Newtonov zakon

Učinak sile na različita tijela

FF

F’F’

Što određuje ubrzanje tijela ? Masa je mjera za otpor promjeni gibanja (mjera za tromost) !

m1

m2

m1

m2

a1

a2

a’1

a’2

Opažamo: m1m2

a2a1

=

Opažamo:m1m2

a’2a’1

=

OmjerOmjer masamasa dvajudvaju tijelatijela neovisanneovisan jeje o o silisili primijenjenojprimijenjenoj nana njihnjih

2. Newtonov zakon

F= maF= maVektorski zbroj svih silakoje djeluju na tijelo a =

dvdt

F = m dvdt =

ddt

(mv)

1. N.z. sadržan je u 2. N.z. kao specijalan slučaj za F=0

Masa se ne spominje! Ključna je fizička veličina količina gibanja.

Sile imaju porijeklo u drugim tijelima iz okoline.Svaka je sila rezultat međudjelovanja dvaju tijela.

Izolirana sila nije moguća.

akcija <=> akcija

UzajamnUzajamno djelovanjeo djelovanje dvajudvaju tijelatijela uvijekuvijek jeje jednakjednakooi i suprotnogsuprotnog smjerasmjera..

3. Newtonov zakon

Nebeska mehanika–zakon opće gravitacije

…centriptalna akceleracija Mjeseca u njegovoj orbiti i akceleracija tijela na Zemlji istog su porijekla… Nebeska i Zemaljska gibanja odvijaju se po istim zakonitostima…

I. Newton, Prinicipia

Važnost otkrića

– prvo ujedinjenje “sila” u povijesti fizike

Ideje o sili uobličio matematički, “putokaz” su bili Keplerovi zakoni.Otkriće zakona objavljeno u Optici.

OtkrićeOtkriće zakonazakona

3600 odnosno 3600

1==

MM a

gga

Ideja: omjer ubrzanja Mjeseca i ubrzanja tijela na ZemljiLegenda o jabuki i Mjesecu, prema biografu Stackeleyu

Poznavajući udaljenost Mjesec-Zemlja (rMZ) zaključuje:

12

MZM r

a ≈

Otkuda poznaje udaljenost Zemlje i Mjeseca ? Aristarh sa Samosa, 300 pr.n.e. izračunao su: omjer rZsunce / rMZ ,Eratosten, 200. pr.n.e. izračunao radijus Zemlje Rz, Hiparh iz Nikeje, 170.g.pr.n.e. izračunao kvocijent rZM / RZ

Matematička formulacijaMatematička formulacija zakonazakona

…jer sila među Zemljom i jabukom ovisi o njihovim masama,sila među Zemljom i Mjesecom ovisi o njihovim masama,tada mora biti da sila među masama m1 i m 2 ovisi o m1 i m2

Princip djelovanjaPrincip djelovanja

Kako djeluje gravitacijska sila na daljinu?

Leibniz, 1711: djelovanje na daljinu je okultno i čudno...

Što je sila? Kako djeluje? Predmet rasprava kroz 18. i 19. st.

Galaktika M 83snimljena na VLT ESOTeorija gravitacije

...dovde sam o pojavama što nam ih pružajunebo i more dao računa s pomoću sile teže.Ali uzrok teže nisam dao... Do sada iz tih pojava nisam mogao izvesti osnovu za svojstva sile teže; hipoteze ne postavljam...

...hipotheses non fingo

Gravity explains the motions of the planets, but it cannot explain who set the planets in motion. God governs all things and knows all that is or can be done.

I. Newton

M31 And, M32 AndM31 And, M32 AndV=3.4 V=3.4 magmagd = 2.4 d = 2.4 milijunamilijuna gsgs..

Optika

...Nakon nekoliko sati (promatranja Sunca u zrcalu)doveo bih oči u takvo stanje da je bilo dovoljno da samo bacim pogled na neki svijetli predmet pa da vidim Suncepred sobom, tako da se nisam usuđivao ni pisati ni čitati; da povratim sposobnost vida, zatvarao sam se po tri dana u potpuno zamračenu sobu i na svaki način nastojao odvratiti čak i misli od Sunca. Kad got bi mi ono palo na um odmah bi mi pred očima zasjala njegova slikapremda sam bio u tami

(Newtonovi zapisi iz studentskog doba)

Sagan, Cosmos

Optika

Replika Newtonova teleskopa

- izumio teleskop refraktor- prizma razlaže bijelu svjetlost u spektar boja (bijela svjetlost je sastavljena od spektra “duginih” boja)- smatrao da je svjetlost čestične prirode- studirao brzinu svjetlosti

Anegdote - kuhanje jaja, kutija za mačke...Voltaire, Essay on Epic Poetry (1727), "Sir Isaac Newton walking in his gardens, had the first thought of his system of gravitation, upon seeing an apple falling from a tree."

Nikada nisam imao prilike vidjeti ga da se odmaraIli nečim zabavlja, ili da izjaše pa ode malo na zrak, nikada nije krenuo u šetnju, nikada nije otišao na kuglanje ili neku drugu vježbu. Smatrao je izgubljenim sve one rijetke sate kada nije bio zaposlen svojim studijama koje su mu bile toliko važne da je sobu napuštao gotovo samo onda kad je imao termine (za predavanja)...... Na žalost, na njegovim predavanjima bilo je malo slušalaca, a još manji broj njih ga je razumio tako da mu se često dogadjalo da zbog izostanaka slušaoca predaje zidovima..

(svjedočenje Newtonovog sluge, Sagan, Cosmos)

Raskošne intelektualne snage u zrelosti, Newton u 55 godini..

1696. Švicarski matematičar Johann Bernoulli izazvao je svoje kolege da riješe jedan još neriješeni problem nazvan brahistokronski; određivanje najkraće krivulje po kojoj bi se tijelo, samo pod djelovanjem gravitacije, spustilo iz više u nižu točku u najkraće vrijeme. Bernoulli je prvo odrediorok za rješenje problema od 6 mjeseci, ali ga je kasnije, na zahtjev Leibniza produljio na godinu dana.

Lava se prepoznaje po pandžama !

Izazov je uručen Newtonu u 16 sati 29.siječnja 1697.g. Prije odlaska na posaoidućeg dana on je i z m i s l i o č i t a v u j e d n u n o v u g r a n u m a t e m a t i k e (varijacijski račun), kojeg je primijenio na rješavanje problema.

Rješenje je odmah poslao i bilo je objavljeno, ali, na njegov izričit zahtjev –nepotpisano. No, blistavost i orogonalnost rješenja nedvojbeno su ukazivale na identitet autora. Kad je Bernoulli vidio rješenje komentirao je riječima:

Sagan, Cosmos

Lava se prepoznaje po pandžama !

Newton's grave in Westminster Abbey

Nature and nature's laws lay hid in night;God said "Let Newton be" and all was light.

epitaph by Alexander Pope

http://www.ltrc.mcmaster.ca/newton/